鲍旭龙 包秀杰.ppt

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1、一、自动控制的基本概念自动控制：自动控制系统控制装置受控对象在无人直接参与下，利用控制装置操纵受控对象，使受控对象的被控量按给定信号变化。控制器给定值检测元件受控对象被控量自动控制原理及其应用例水温人工控制系统缺点：难以实现稳定的高质量的控制人在控制过程中起三个作用：（1）观测：用眼睛去观测温度计指示值；（2）比较与决策：人脑把观测得到的数据与要求的数据相比较，并进行判断，根据给定的控制规律给出控制量；（3）执行：根据控制量用手具体调节，如调节阀门开度、改变触点位置。例水温自动控制系统系统中增加了：控制器电机加入给定信号工作原理：检测实际温度产生控制

2、信号通过电机调节阀门的开度从而调节蒸汽流入，控制水的温度.实现没有人直接参入的自动水温控制.为了方便地分析系统性能，一般用框图来表示系统的结构，如图所示:输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成比较器将反馈量与给定值进行比较，以求偏差。1.基本组成部分差动放大器、电桥、机械的差动装置控制器是控制装置的核心，主要完成数据的计算与分析。微处理器是控制系统的大脑放大器执行机构被控对象检测变送装置达到控制器与执行机构的功率匹配。直接推动被控对象的控制量发生变化。电机、调节阀是控制系统的双手是控制系统所控制和

3、操纵的对象。设备或生产工艺流程检测被控对象的控制量，并且一般将其转换为电信号并传送出去。各种传感器是控制系统的感觉器官输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置控制为了达到某一合适的目的，对能实现此目的的对象所施加的必要的操作。又称为系统输入量，是指人为指定的并且要求系统输出量参照变化的外部信号指令。给定量r(t)一些相互作用以完成某个目标的元素或组成部分的集合。系统2.常见名词术语例水温自动控制系统人为指定的锅炉温度即为给定值锅炉的实际温度即为输出值输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置受控量c(

4、t)是指要求按预定规律变化的物理量，位于系统的输出端，又称之为被控量或输出量。反馈是系统的某一输出量从输出端经变换、处理到达系统输入端的过程。反馈量返回的全部或部分输出信号。单位反馈反馈量等于输出值的反馈。输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成偏差给定量与反馈量之差。误差系统输出的实际值与期望值之差。单位反馈时误差等于偏差从输入端定义的误差（便于理论分析）从输出端定义的误差（便于工程应用）例水温自动控制系统控制系统的实际温度通过检测变送装置变为电压信号与设定的电压的差即为偏差。锅炉的实际温度与要求

5、温度的差即为误差。输出值偏差反馈量给定值_控制器执行机构放大元件被控对象检测变送装置二、自动控制系统的基本组成干扰信号影响系统输出的不利因素。干扰内部干扰信号外部干扰信号例水温自动控制系统内部干扰信号：电网的波动电机的异常外部干扰信号：温度的波动三、自动控制系统的基本控制方式1．开环控制有顺向作用而无反向联系.自动控制系统一般有两种基本控制方式.开环控制控制装置与受控对象之间只例转台速度开环控制系统转台电机电源和放大装置速度设置系统组成：例转台速度开环控制系统这种转台在CD机、计算机磁盘驱动器等现代装置中广泛应用.由图可见：被控制量速度没有反馈到输入

6、端与给定信号比较,为开环控制系统。预期速度实际转速直流电动机转台放大器系统结构和控制过程均很简单，但抗扰能力差，控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。转台速度开环控制系统结构图:开环控制的特点：2．闭环控制有顺向作用，而且还有反向联系.闭环控制:闭环控制又称为反馈控制或按偏差控制。控制装置与受控对象之间，不但测速机偏差反馈量预期速度实际转速直流电动机转台放大器_当实际速度受扰动的影响发生变化时，通过系统的调节，从而消除扰动对速度的影响。转台速度闭环控制系统结构图例转速负反馈直流电动机调速系统直流电机测速发电机电源和放大装置负载系统组成

7、：UnUf给定电压反馈电压e=Un-Uf转速取决于给定电压与反馈电压的差值。调速系统结构图unufeudn_直流电动机放大器测速机由电网电压波动，负载变化以及其他部分的参数变化所引起的转速变化，都可以通过系统的自动调整加以抑制。n↓→Uf↓→e↑→Ud↑→n↑减小或消除由于扰动所形成的偏差值，具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。闭环控制系统具有的特点：3．复合控制测量出外部作用，形成与外部作用相反的控制量与外部作用共同使被控量基本不受影响。前馈补偿控制复合控制具有两种基本形式.前馈补偿控制：复合控制：反馈控制+(a)按输入前馈补偿的复合控制给定值被控

8、制量_受控对象检测元件控制器前馈控制(b)按扰动前馈补偿的复合控制检测元件_前馈控制扰动被控制量给定值受控对